CN108604824A - 用于为无菌包装的装置无线供电或与之通信的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开了系统和方法，该系统和方法可允许为无菌包装的电子装置无线供电和/或与之通信，而无需将电子装置从其无菌封装件中移除，并且同时保持电子装置的无菌性。在一些实施方案中，具有功率发射器的基站例如使用感应、电容或超声耦合将功率无线传输到电子装置的功率接收器。基站或另一个外部装置还可用于无线编程或询问电子装置。本发明还公开了用于与所述系统和方法一起使用的电池充电电路和切换电路。

Description

用于为无菌包装的装置无线供电或与之通信的系统和方法
技术领域
本文公开了用于为无菌包装的装置无线供电或与之通信的系统和方法。
背景技术
在外科或其它医学规程中使用电子装置越来越常见。电子装置可在此情况中提供多种有益效果，但也可带来某些挑战。
例如，由内部电池供电的电子装置通常需要在使用之前对电池进行充电。然而，在装置正置于搁架上等待在手术中被使用时，电池可部分或完全消耗。在医学规程期间对电池进行充电可不期望地引入延迟并且破坏手术的流程。还难以在保持电子装置的无菌性时对电子装置的电池进行充电。通过向电子装置配备较高容量电池来最小化该问题的尝试导致更大和/或更重的电子装置。更大的装置通常是不期望的，因为在手术期间操纵装置的可用空间可受到限制。类似地，更重的装置通常是不期望的，因为所添加重量可促使外科医生疲劳或降低精细控制装置的运动和定位的能力。
以另一个示例的方式，一些电子装置需要编程有患者特定或手术特定的数据或指令。在使用之前对装置进行编程的步骤可延长医学规程或破坏手术的流程。编程步骤可进一步消耗电池，从而加剧上述问题。另外，在无菌电子装置的情况下，难以在保持其无菌性时对装置进行编程。
又如，一旦电子装置经消毒且/或包装在无菌容器中，一般就不能在不打开无菌封装件的情况下对电子装置进行测试、校准、识别等。
发明内容
本文公开了系统和方法，该系统和方法可允许为无菌包装的电子装置无线供电和/或与之通信，而无需将电子装置从其无菌封装件中移除，并且同时保持电子装置的无菌性。在一些实施方案中，具有功率发射器的基站例如使用感应、电容或超声耦合将功率无线传输到电子装置的功率接收器。基站或另一个外部装置还可用于无线编程或询问电子装置。本发明还公开了用于与所述系统和方法一起使用的电池充电电路和切换电路。
在一些实施方案中，外科方法包括将外科电子装置的功率接收器与基站的功率发射器对准；将功率从功率发射器穿过在其中设置电子装置的无菌容器无线传输到功率接收器；在接收到无线功率时，自动发起与基站的通信；以及将医疗数据从基站无线传送到电子装置。
外科电子装置可包括器械和植入物中的至少一者。
对准功率接收器可包括使在基站上形成的图形标记与在无菌容器上形成的对应图形标记对准。
使功率接收器与功率发射器对准可包括将无菌容器定位在限定于基站中的凹槽中。
无菌容器可被配置成将功率接收器保持在相对于无菌容器的固定位置中。
无菌容器可包括在其中设置电子装置的内泡罩包装，在其中设置内泡罩包装的外泡罩包装，以及在其中设置外泡罩包装的外盒体。
该方法可包括在装置准备使用时切换到电池功率。
当从无菌容器中移除电子装置时，所述切换可自动发生。
医疗数据可包括患者特定数据、手术计划、外科校正信息和装置校准信息中的至少一者。
该方法可包括将装置数据从电子装置传送到基站。
装置数据可包括装置识别信息、装置诊断信息和装置充电水平信息中的至少一者。
传输功率可有效地对电子装置的电池进行充电。
传输功率可包括驱动基站的超声换能器以产生在电子装置的超声换能器处接收的超声波。
传输功率可包括在功率发射器的初级线圈和功率接收器的次级线圈之间产生磁场。
传输功率可包括在功率发射器的电极和功率接收器的电极之间产生电场。
功率发射器可包括光源并且传输功率可包括将来自光源的光引导穿过无菌容器，到达电子装置的光伏电池单元。
该方法可包括在所述传输和传送步骤之后，打开无菌容器并且在外科手术中使用电子装置。
该电子装置可包括被配置成感测电子装置的位置或取向的传感器。
该方法可包括用全波整流器对在功率接收器处接收的AC信号进行整流，并且将该信号施加到与电子装置的电池并联接线的电子装置的电容器，以对电池进行充电。
该方法可包括在执行外科手术之后将在外科手术期间采集的测量或其它数据从电子装置无线传送到基站。
在一些实施方案中，系统包括：电子装置，该电子装置具有无线功率接收器和被配置成检测电子装置的位置或取向的传感器；无菌容器，其中电子装置被设置，使得无菌装置完全被无菌容器围绕；以及具有无线功率发射器的基站，该无线功率发射器被配置成将功率穿过无菌容器传输，到达电子装置的无线功率接收器。
电子装置可包括器械和植入物中的至少一者。
无菌容器可包含图形标记，该图形图标相对于功率接收器定位，使得当无菌容器的图形标记与基站的图形标记对准时，功率接收器与功率发射器对准。
基站可包含凹槽，该凹槽相对于功率发射器定位，使得当无菌容器被安置在凹槽中时，功率发射器与功率接收器对准。
无菌容器可被配置成将功率接收器保持在相对于无菌容器的固定位置中。
无菌容器可包括在其中设置电子装置的内泡罩包装，在其中设置内泡罩包装的外泡罩包装，以及在其中设置外泡罩包装的外盒体。
该电子装置可包含被配置成在其中电子装置由功率接收器供电的第一操作模式和在其中电子装置由内部电池供电的第二操作模式之间进行切换的开关。
开关可被配置成在电子装置从无菌容器移除时自动从第一操作模式切换到第二操作模式。
基站可包含通信接口，该通信接口被配置成将医疗数据无线传输到电子装置的通信接口，该医疗数据包括患者特定数据、手术计划、外科校正信息和装置校准信息中的至少一者。
电子装置可包含通信接口，该通信接口被配置成将装置数据无线发送到基站的通信接口，该装置数据包括装置识别信息、装置诊断信息和装置充电水平信息中的至少一者。
功率发射器可包括超声换能器，该超声换能器被配置成产生在功率接收器的超声换能器处接收的超声波，以将功率从基站无线传输到电子装置。
功率发射器可包括初级线圈，该初级线圈被配置成在该初级线圈和功率接收器的次级线圈之间产生磁场，以将功率从基站无线传输到电子装置。
功率发射器可包括电极，该电极被配置成在该电极和功率接收器的电极之间产生电场，以将功率从基站无线传输到电子装置。
功率接收器可包括全波整流器，该全波整流器对在功率接收器处接收的AC信号进行整流，并且将该信号施加到与电子装置的电池并联接线的电子装置的电容器，以对电池进行充电。
本发明还提供如所要求保护的系统和方法。
附图说明
通过结合附图的下述详细说明将更全面地理解本发明，其中：
图1是用于为电子装置无线供电或与之通信的系统的截面侧视图；
图2为以打开构型示出的电子装置的无菌封装件的透视图；
图3为用于电子装置的基站和无菌封装件的顶视图；
图4为电子装置和基站的示意性框图；
图5为感应无线功率系统的示意性电路图；
图6为电容无线功率系统的示意性电路图；
图7为超声无线功率系统的示意性电路图；
图8为电池充电电路的示意性电路图；
图9为处于第一构型的切换电路的示意性电路图；并且
图10为处于第二构型的图9的切换电路的示意性电路图。
具体实施方式
本文公开了系统和方法，该系统和方法可允许为无菌包装的电子装置无线供电且/或与之通信，而无需将电子装置从其无菌封装件中移除，并且同时保持电子装置的无菌性。在一些实施方案中，具有功率发射器的基站例如使用感应、电容或超声耦合将功率无线传输到电子装置的功率接收器。基站或另一个外部装置还可用于无线编程或询问电子装置。本发明还公开了用于与所述系统和方法一起使用的电池充电电路和切换电路。
现在将描述某些示例性实施方案，以得到对本文所公开的系统和方法的结构、功能、制造和使用的原理的全面理解。这些实施方案的一个或多个示例已在附图中示出。本领域技术人员将理解，本文具体描述并在附图中示出的系统和方法是非限制性的示例性实施方案，并且本发明的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例性实施方案进行图解说明或描述的特征可与其它实施方案的特征进行组合。此类修改和变型旨在包括在本发明的范围之内。
图1示出用于为电子装置无线供电或与之通信的示例性系统100。系统100一般包括具有功率发射器的基站102，该功率发射器被配置成将功率无线发送到具有对应功率接收器的电子装置104。如下文所详述，可采用为电子装置无线供电的多种系统，包括感应、电容和超声系统。基站还可包括用于与电子装置的对应通信单元无线通信的通信单元。因此，基站可将编程信息发送到电子装置，接收来自电子装置的诊断或识别信息，或以其它方式与电子装置通信。
电子装置104可经灭菌且/或包装在无菌容器106中。应当理解，可使用多种容器中的任一种来将无菌屏障保持在电子装置与周围环境之间。容器106可为流体密封的、气密的和/或液密的。无菌容器106可被配置成完全围绕或包封电子装置104，例如使得电子装置设置在由无菌容器限定的封闭的密封体积中。在一些实施方案中，无菌容器106不由活组织形成。无菌容器106可与电子装置104的最外外壳分开并与之不同。
在所示实施方案中，无菌容器106包括内泡罩包装108、外泡罩包装110和外盒体112。外盒体112通常不是无菌的并且用于一般装运和处理电子装置104，直至该电子装置在医学规程中使用。示例性外盒体由纸板或纸材形成。泡罩包装108、110各自包括被粘结或粘附到封盖以限定闭合内部体积的托盘。托盘和封盖可由多种材料(包括塑料或箔)中的任一种形成。外泡罩包装110的内部为无菌的，而外泡罩包装的外部一般不为无菌的。内泡罩包装108在外部上为无菌的，使得其可在无菌区中处理。内泡罩包装108在内部也是无菌的，其中所包含的电子装置104也是如此。在使用时，外盒体112通常被移除，并且电子装置104在内泡罩包装108和外泡罩包装110中准备用于医学规程。然后打开外泡罩包装110，并且将无菌内泡罩包装108放入无菌区中。最后，内泡罩包装108在无菌区中打开，并且其中容纳的无菌电子装置104被移除以供在手术中使用。
在一些实施方案中(例如，下文所述的感应式和电容式系统)，在发射器和接收器之间保持精确对准以最大化功率传输效率是重要的。为了有利于对准，基站102可包括周边边缘或其它表面凹槽或突出部114。这些对准特征部的几何形状可被选择为对应于与基站102一起使用的电子装置104的无菌封装件106的几何形状。无菌封装件106也可具有内部挡板或切口116(例如如图2所示)，其被配置成将容纳在无菌封装件中的电子装置104保持在相对于无菌封装件的固定位置中。因此，简单地将无菌封装件106放置在由基站102限定的轮廓内可确保发射器和接收器精确对准。另选地或除此之外，电子装置104或其无菌封装件106可包含图形标记118，该图形标记可由用户与基站102上的对应图形标记120对准以确保发射器和接收器对准(例如，如图3所示)。
电子装置可采用各种形式。示例性电子装置包括植入物、外科器械、诊断器械、耐用医疗设备等。电子装置可为或可包括在2014年8月28日提交并且标题为“SYSTEMS ANDMETHODS FOR INTRAOPERATIVELY MEASURING ANATOMICAL ORIENTATION”的美国专利申请14/471,120中所述类型的外科电子模块，该专利申请以引用方式全文并入本文，所述模块根据本文的教导内容被调适。
图4示意性地示出示例性电子装置104。如图所示，电子装置104可包括处理器122、存储器124、电源126、通信接口128和功率接收器130，它们中的任何一个或多个可彼此通信。电子装置104还可包括图4中未示出的其它特征部，诸如显示器、按钮或其它用户界面元件和/或传感器(例如，用于感测患者的生理参数，用于感测电子装置的位置和取向，或用于感测电子装置的一些其它参数)。示例性传感器可包括加速度计、陀螺仪传感器、地磁传感器，以及用于与定位系统通信的超声、电磁和/或红外收发器，以及温度传感器、压力传感器、应力传感器和生物传感器。
处理器122可包括微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、一般在本领域称为计算机的集成电路，以及其它可编程电路，并且这些术语在本文中可互换使用。处理器122可被配置成例如通过执行存储在存储器124中的指令或通过基于从传感器输出的数据或经由通信接口128接收的数据执行计算或评估来控制电子装置104的操作。
处理器122可耦接到存储器124，该存储器可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存存储器、非暂态计算机可读存储介质等。存储器124可存储用于由处理器122执行以实现电子装置104的功能的指令。存储器124还可存储由传感器感测的信息，由处理器122执行的计算结果，或通过通信接口128从外部装置接收的信息。
电源126可被配置成向装置104的各种电子部件提供电力。电源126可包括可为锂离子电池或本领域已知任何其它电池的内部电池，或其它电力存储装置诸如电容器阵列等。
通信接口128可被配置成从外部装置接收信息或将信息发送到外部装置。例如，通信接口128可准许与基站102或与其它外部装置进行双向通信。通信接口128可为无线(例如，近场通信(NFC)、Wi-Fi、蓝牙、蓝牙LE、ZigBee等)或有线(例如，USB或以太网)的。在NFC的情况下，例如，电子装置104可包括无线电收发器，该无线电收发器被配置成使用一个或多个标准(诸如ISO/IEC 14443、FeliCa、ISO/IEC 18092和由NFC论坛限定的那些)与另一个装置(例如，基站102或第二电子装置)的无线电收发器通信。可选择通信接口128以提供所需的通信范围。在一些实施方案中，蓝牙(例如，范围为5至10米的2类蓝牙)可用于通信接口128，以允许电子装置104保持一定程度上远离与其通信的装置例如基站102，同时限制通信范围，使得未必在外科手术中使用的其它电子装置不会不必要地涉及。
通信接口128可与功率接收器130集成或耦接，使得信息可嵌入或编码在由电子装置104接收且/或发送的无线功率信号中。例如，可通过使用频率调制、频域多路复用、频移键控、振幅调制、相位调制、模拟或数字调制技术和/或其组合来将信息编码在无线功率信号中而将信息传送至电子装置104或从电子装置104传送信息。通信接口128可包括用于从功率信号提取信息或将信息嵌入功率信号中的滤波器或其它电路元件。
功率接收器130可被配置成接收来自基站102的无线功率，例如，如下文相对于图5至7所详述的。
应当理解，上述部件中的任何一个或多个可从电子装置104中省去，并且电子装置可包括比图4所示更多的部件。在另一个示例性实施方案中，电子装置104可包括马达、电源和功率接收器。
图4中示意性地示出示例性基站102。如所示实施方案表明，基站102可包括处理器132、存储器134、电源136、通信接口138和功率发射器140，它们中的任何一个或多个可彼此通信。基站102还可包括图4中未示出的其它特征部，诸如显示器、按钮或其它用户界面元件。
处理器132可包括微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、本领域中一般称为计算机的集成电路，以及其它可编程电路，并且这些术语在本文中可互换使用。处理器132可被配置成例如通过执行存储在存储器134中的指令或基于经由通信接口138接收的数据执行计算或评估来控制基站102的操作。
处理器132可耦接到存储器134，该存储器134可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存存储器、非暂态计算机可读存储介质等。存储器134可存储用于由处理器132执行以实现基站102的功能性的指令。存储器134还可存储由处理器132执行的计算结果，或通过通信接口138从电子装置104接收的信息。
电源136可被配置成向基站102的各种电子部件提供电力。电源136可包括内部电池，该内部电池可以是本领域已知的锂离子电池或任何其它电池，诸如电容器阵列等的其它电力存储装置，或经由适配器(例如经由USB端口、交流适配器/变压器、壁充电器等)耦接到基站102的外部电源。
通信接口138可被配置成从外部装置接收信息或将信息发送到外部装置。例如，通信接口138可准许与电子装置104或与其它外部装置进行双向通信。通信接口138可为无线(例如，近场通信(NFC)、Wi-Fi、蓝牙、蓝牙LE、ZigBee等)或有线(例如，USB或以太网)的。在NFC的情况下，例如，基站102可包括无线电收发器，该无线电收发器被配置成使用一个或多个标准(诸如ISO/IEC 14443、FeliCa、ISO/IEC
18092和由NFC论坛限定的那些)与另一个装置例如电子装置104的无线电收发器通信。可选择通信接口138以提供所需的通信范围。在一些实施方案中，蓝牙(例如，范围为5至10米的2类蓝牙)可用于通信接口138，以允许基站102保持一定程度上远离与其通信的装置例如电子装置104，同时限制通信范围，使得未必在外科手术中使用的其它电子装置不会不必要地涉及。
通信接口138可与功率发射器140集成或耦接，使得信息可嵌入或编码在由基站102接收且/或发送的无线功率信号中。例如，可通过使用频率调制、频域多路复用、频移键控、振幅调制、相位调制、模拟或数字调制技术和/或其组合来将信息编码在无线功率信号中而将信息传送到基站102或从基站102传送信息。通信接口138可包括用于从功率信号提取信息或将信息嵌入功率信号中的滤波器或其它电路元件。
功率发射器140可被配置成向电子装置104发送无线功率，例如，如下文相对于图5至7所详述的。
应当理解，上述部件中的任何一个或多个可从基站102中省去，并且基站可包括比图4所示更多的部件。
图5至7示出示例性系统，其可用于将功率从基站102无线传输到电子装置104，或者在一些实施方案中将功率从电子装置无线传输到基站。虽然下文描述感应、电容和超声无线功率传输方案，但应当理解，可使用其它方案，诸如电磁辐射、谐振感应耦合、磁动力学耦合、微波、无线电波、激光、红外或可见光波等。还应当理解，系统100可采用这些方案中的多个(以彼此组合的方式操作或作为可选替代方案)。
图5示出示例性功率传输方案，其中基站102的功率发射器140使用感应耦合以向电子装置104的功率接收器130提供功率。
如图所示，基站102通常包括逆变器142，该逆变器142将由电源136提供的DC输入转换为AC信号，该AC信号继而被施加到初级线圈144以产生振荡磁场。电子装置104包括次级线圈146，其中AC信号由在初级线圈144处产生的磁场引起。AC信号由整流器148转换为DC输出，该DC输出可用于为处理器122、存储器124、通信接口128或电子装置104的其它部件供电，或对电子装置的电池126充电。当基站102耦合到AC电力的AC馈路电流或其它源时，可省略逆变器142并且可将AC电力直接施加到初级线圈144。电子装置104和/或基站102可包括用于增加或降低电压的变压器，或用于功率调节、分压、电压调节等的各种其它电路元件。
图6示出示例性功率传输方案，其中基站102的功率发射器140使用电容耦合以向电子装置104的功率接收器130提供功率。
如图所示，基站102通常包括一个或多个电极150，该电极可定位成邻近并且对准电子装置104的一个或多个对应电极152。由电源136提供的DC输入可被逆变器142转换为继而被施加到基站102的电极150的AC信号。当将AC信号施加到每个电极150时，在电子装置104中的电极和与其对应电极152之间形成电场，从而有效地形成电容器。AC信号通过静电感应在电子装置104的电极152处形成，该AC信号随后由整流器148转换为DC输出，该DC输出可用于为处理器122、存储器124、通信接口128或电子装置104的其它部件供电，或对电子装置的电池126充电。当基站102耦合到AC电力的AC馈路电流或其它源时，可省略逆变器142并且可将AC电力直接施加到电极150。电子装置104和/或基站102可包括用于增加或降低电压的变压器，或用于功率调节、分压、电压调节等的各种其它电路元件。
图7示出示例性功率传输方案，其中基站102的功率发射器140使用超声波以向电子装置104的功率接收器130提供功率。
如图所示，基站102通常包括换能器，其被配置成响应于由电源136向其施加的电势而发射机械波。换能器包括压电元件或晶体154。压电元件154可为单个元件或相阵列元件。压电元件154可通过匹配层156耦接到基站底座的外壁。匹配层156可被配置成通过减小或消除压电元件154和无菌封装件106之间的阻抗失配，基站102与电子装置104之间的气隙以及基站和电子装置的外壁来改善超声传输。压电元件154也可安装到背衬层158以支撑压电元件并为之缓震。
电子装置104可包括被配置成在由基站102的换能器产生的超声波激发时产生电势的换能器。电子装置104的换能器可包括基站102的换能器的任何特征部，包括匹配层160、压电元件162和背衬层164。电子装置104的换能器处产生的输出电压可由整流器148进行整流，并且用于为电子装置的处理器122、存储器124、通信接口128或其它部件供电，或对电子装置的电池126充电。电子装置104和/或基站102可包括用于增加或降低电压的变压器，或用于功率调节、分压、电压调节等的各种其它电路元件。
超声功率传输可有利地允许在更大的距离上为电子装置无线供电，并且能够更耐受发射器和接收器之间的错位。超声还可用于使用单个基站同时传输功率至多个电子装置。
在一些实施方案中，可将无线功率从除基站102之外的源传输到电子装置104的功率接收器130。
在一些实施方案中，功率接收器130可包括基于太阳能或光的充电单元诸如光伏电池单元，其被配置成将来自太阳或其它源的光子能量转换成用于给电子装置104供电的电流。无菌容器106的至少一部分可为透明的、半透明的，或以其它方式被配置成允许光穿过无菌容器，到达电子装置104的功率接收器130。例如，无菌容器106可包括与容纳在无菌容器内的电子装置104的功率接收器130对准的透明或半透明窗口。基站102可包括光源，该光源被配置成将光子能量递送穿过无菌容器106，到达电子装置104的功率接收器130。
图8示出可包括在电子装置104中的电池充电电路的示例性实施方案。如图所示，可将功率接收器130(例如线圈、电极和/或换能器)的AC输出施加到全波整流器148，以将AC输出转换成恒定极性信号，该恒定极性信号然后被施加到一个或多个电容器166，该电容器166被配置成存储电能并且将电力缓慢地耗散到电子装置104的电池126中以对电池进行充电。所示电路可有利地得到较高平均输出电压并且提供更一致和有效的电池充电。所示电路可与上文讨论的任何功率传输方案一起使用。
图9至10示出可包括在电子装置104中的切换电路的示例性实施方案。切换电路可包括开关168，该开关168被配置成在第一操作模式和第二操作模式之间改变电路。
如图9所示，开关168可设置在第一位置以将电路放置在第一操作模式中。在第一操作模式中，来自功率接收器130的功率通过开关168供应至电子装置104的处理器122以允许电子装置的操作或编程。来自功率接收器130的功率还通过开关168供应至可经由控制线172由处理器122选择性地致动的继电器、晶体管或其它开关170。处理器122可致动继电器170以允许来自功率接收器130的功率通过继电器至电池126，使得电池可被充电。处理器122还可致动继电器170以将电池126与功率接收器断开(例如，当电池充满电时)。电子装置104可包括用于检测电池126的充电水平的感测电路，并且处理器122可被配置成在感测电路确定电池电量低于预定阈值水平时自动切换继电器170以允许通过功率接收器130为电池充电。例如，电子装置104可包括分压器174，该分压器允许处理器122读取电池电压的读数，并且从而检测电池126的充电水平。
如图10所示，开关168可被设置在第二位置以将电路放置在第二操作模式中。在第二操作模式中，功率接收器130与处理器122、电池126和电子装置104的其它部件断开连接。此外，来自电池126的功率通过开关168供应至处理器122以允许电子装置104的操作或编程。处理器122可例如经由分压器174继续监测电池电量，并且当电池电量低于预定阈值时触发通知给使用者。
开关168可为由使用者致动的手动开关(例如，当电子装置104最初从其无菌封装件106移除或电子装置准备就绪被使用时)。开关168也可为自动开关，该自动开关被配置成在触发事件发生时(例如，从其无菌封装件106移除电子装置104)自动拨动。示例性开关包括拨动开关、按钮开关、压力开关、接近开关、温度开关等。电子装置104可由制造商或其它来源装运，其中开关168拨动至第一操作模式，使得可为电子装置无线供电和/或充电，而无需从电子装置的无菌封装件106中移除电子装置或以其它方式拨动开关。一旦电子装置104从其无菌封装件106移除并且准备用于手术，或者在任何其它期望的时间时，开关168就可拨动至第二操作模式，以允许装置由其内部电池126供电。
本文所述的系统可以各种方式用于促进医疗、外科或其它手术。
在一些实施方案中，可将无菌包装的电子装置定位在基站上或附近，并且可将功率从基站无线传输到电子装置。当将功率无线施加到电子装置时，功率可用于对电子装置的板载电池充电。因此，在不打开电子装置的无菌封装件的情况下，电子装置的电池可在预期手术时被充满电。
在一些实施方案中，可将无菌包装的电子装置定位在基站上或附近，并且可将功率从基站无线传输到电子装置。当将无线功率施加到电子装置时，电子装置的处理器可自动唤醒并选择性地将电子装置的电池耦接到功率接收器以对电池进行充电(例如，基于检测到的电池的充电水平)。
在一些实施方案中，可将无菌包装的电子装置定位在基站上或附近，并且可将功率从基站无线传输到电子装置。当将无线功率施加到电子装置时，电子装置的处理器可自动唤醒并激活电子装置的通信接口。然后电子装置可与基站或一些其它外部装置通信。
通信可包括将患者数据传输到电子装置以为手术预先编程装置。
通信可包括将手术特定数据(例如，术前计划或外科校正信息)传输到电子装置以为手术预先编程装置。
通信可包括将操作软件或固件传输到电子装置(例如，用于电子装置的编程的现场升级)。
通信可包括由电子装置的处理器执行诊断例程并将所述诊断例程的结果传输到基站或另一外部装置。
通信可包括将电子装置的识别信息传输到基站或另一外部装置。
基站可用于在电子装置从无菌容器移除之后与电子装置通信。例如，在执行医学规程之后，基站可与电子装置通信。基站可从电子装置下载在手术期间采集的测量、下载系统诊断报告和/或其它信息。可无线提供用于通信的功率，这可允许通信发生在所安装电子装置的电池存在或不存在的情况下。
在执行上述任何方法之前，或在任何其它期望时间，可将电子装置灭菌且/或密封在无菌容器中。在执行上述任何方法之后，或在任何其它期望的时间，电子装置可用于医学规程、外科手术或一些其它手术中。
在至少一些实施方案中，本文所公开的系统和方法可提供若干优点。例如，通过提供用于为电子装置无线充电的方法，可使得装置的电池变小并且可减小电子装置的尺寸和/或重量。又如，外科医生可使用术前规划软件，并且然后将信息下载到无菌包装的电子装置中，该装置然后在充满电并且包含用于执行所期望手术的数据的情况下被携带到使用标准预防措施打开的操作室，并递送到无菌区。
本文所公开的系统和方法可提供在装置仍无菌包装时将数据(患者、产品或其它)传输到电子装置的能力，而无需破坏无菌封装件或消耗封装的电池。这可减少对对装置进行编程的操作室的需要，这可改善操作室中的速度和流程。这还可允许患者特定数据进入“通用”电子装置，而无需损坏封装件完整性。
本文所公开的系统和方法可确保预封装的无菌电子装置的充电/功率准备使用。电池传输和电池寿命对于在无菌区中使用的任何电子装置而言是常见的挑战。具有确保装置在操作室中使用之前被充满电的手段可防止挫败并改善速度和易用性。
在一些情况下，期望在无菌区之外对电子装置供电以便进行识别和校准。本文所公开的系统和方法可保持无菌，同时仍允许在手术之前装置设置良好。具有确保装置在操作室中使用之前设置和校准的手段可减少伤口暴露时间，减少步骤数量，减少设置错误，减少挫败，并且改善速度和易用性。
本文所公开的系统和方法可允许在打开连接和校准之后对手术室的后桌上的无菌装置进行供电。在一些实施方案中，此类系统可仅在将装置带入无菌区时通过继电器或其它装置切换到电池功率。这可改善装置使用时间、电池寿命和用于长时间或不寻常外科案例的功率管理。
本文所公开的系统和方法可用于在封装件被接纳为库存之前对来自OEM的无菌成品封装件的受入检查。换句话讲，系统和方法可允许在将装置分配给使用者之前快速测试无菌包装内的装置的任何故障，这可改善开盒即用的失败率。
虽然本文一般设想医疗和外科手术中的用途，但应当理解，本文中的系统和方法可用于多种非医疗和/或非外科手术中的任一种。
应当指出的是，由以上描述中或在附图中表述或暗示的方法步骤的任何顺序不应理解为是将本公开的方法限制成按照该顺序执行步骤。相反，本文所公开的每种方法的各种步骤可按照任意多种顺序执行。此外，由于所描述的方法仅为示例性实施方案，因此包括更多步骤或包括更少步骤的各种其它方法也涵盖在本发明的范围内。
虽然已结合具体实施方案描述本发明，但应当理解，在本文所述的发明构思的实质和范围内可以作出多种更改。因此，本发明并非旨在限于所述实施方案，而是具有以下权利要求书的语言限定的全部范围。

Claims (34)

1.一种外科方法，包括：
将外科电子装置的功率接收器与基站的功率发射器对准；
将功率从所述功率发射器穿过在其中设置所述电子装置的无菌容器无线传输到所述功率接收器；
在接收到无线功率时，自动发起与所述基站的通信；以及
将医疗数据从所述基站无线传送到所述电子装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述外科电子装置包括器械和植入物中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的方法，其中对准所述功率接收器包括使在所述基站上形成的图形标记与在所述无菌容器上形成的对应图形标记对准。
4.根据权利要求1所述的方法，其中使所述功率接收器与所述功率发射器对准包括将所述无菌容器定位在限定于所述基站中的凹槽中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述无菌容器被配置成将所述功率接收器保持在相对于所述无菌容器的固定位置中。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述无菌容器包括在其中设置所述电子装置的内泡罩包装、在其中设置所述内泡罩包装的外泡罩包装，以及在其中设置所述外泡罩包装的外盒体。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述装置准备使用时切换到电池功率。
8.根据权利要求7所述的方法，其中当从所述无菌容器移除所述电子装置时，所述切换自动发生。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述医疗数据包括患者特定数据、手术计划、外科校正信息和装置校准信息中的至少一者。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括将装置数据从所述电子装置传送到所述基站。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述装置数据包括装置识别信息、装置诊断信息和装置充电水平信息中的至少一者。
12.根据权利要求1所述的方法，其中传输所述功率有效地对所述电子装置的电池进行充电。
13.根据权利要求1所述的方法，其中传输所述功率包括驱动所述基站的超声换能器以产生在所述电子装置的超声换能器处接收的超声波。
14.根据权利要求1所述的方法，其中传输所述功率包括在所述功率发射器的初级线圈和所述功率接收器的次级线圈之间产生磁场。
15.根据权利要求1所述的方法，其中传输所述功率包括在所述功率发射器的电极和所述功率接收器的电极之间产生电场。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述功率发射器包括光源，并且其中传输所述功率包括将来自所述光源的光引导穿过所述无菌容器，到达所述电子装置的光伏电池单元。
17.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述传输和传送步骤之后，打开所述无菌容器并在外科手术中使用所述电子装置。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述电子装置包括被配置成感测所述电子装置的位置或取向的传感器。
19.根据权利要求1所述的方法，还包括用全波整流器对在所述功率接收器处接收的AC信号进行整流，并且将所述信号施加到与所述电子装置的电池并联接线的所述电子装置的电容器，以对所述电池进行充电。
20.根据权利要求1所述的方法，还包括在执行所述外科手术之后将在所述外科手术期间采集的测量或其它数据从所述电子装置无线传送到所述基站。
21.一种系统，包括：
电子装置，所述电子装置具有无线功率接收器和被配置成检测所述电子装置的位置或取向的传感器；
无菌容器，在所述无菌容器中所述电子装置被设置，使得无菌装置完全由所述无菌容器围绕；和
基站，所述基站具有无线功率发射器，所述无线功率发射器被配置成将功率穿过所述无菌容器传输到达所述电子装置的所述无线功率接收器。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述电子装置包括器械和植入物中的至少一者。
23.根据权利要求21所述的系统，其中所述无菌容器包含相对于所述功率接收器定位的图形标记，使得当所述无菌容器的所述图形标记与所述基站的图形标记对准时，所述功率接收器与所述功率发射器对准。
24.根据权利要求21所述的系统，其中所述基站包含相对于所述功率发射器定位的凹槽，使得当所述无菌容器被安置在所述凹槽中时，所述功率发射器与所述功率接收器对准。
25.根据权利要求21所述的系统，其中所述无菌容器被配置成将所述功率接收器保持在相对于所述无菌容器的固定位置中。
26.根据权利要求21所述的系统，其中所述无菌容器包括在其中设置所述电子装置的内泡罩包装、在其中设置所述内泡罩包装的外泡罩包装、以及在其中设置所述外泡罩包装的外盒体。
27.根据权利要求21所述的系统，其中所述电子装置包含开关，所述开关被配置成在其中所述电子装置由所述功率接收器供电的第一操作模式和在其中所述电子装置由内部电池供电的第二操作模式之间切换。
28.根据权利要求27所述的系统，其中所述开关被配置成当所述电子装置从所述无菌容器移除时自动从所述第一操作模式切换到所述第二操作模式。
29.根据权利要求21所述的系统，其中所述基站包含通信接口，所述通信接口被配置成将医疗数据无线发送到所述电子装置的通信接口，所述医疗数据包括患者特定数据、手术计划、外科校正信息和装置校准信息中的至少一者。
30.根据权利要求21所述的系统，其中所述电子装置包含通信接口，所述通信接口被配置成将装置数据无线发送到所述基站的通信接口，所述装置数据包括装置识别信息、装置诊断信息和装置充电水平信息中的至少一者。
31.根据权利要求21所述的系统，其中所述功率发射器包括超声换能器，所述超声换能器被配置成产生在所述功率接收器的超声换能器处接收的超声波，以将功率从所述基站无线传输到所述电子装置。
32.根据权利要求21所述的系统，其中所述功率发射器包括初级线圈，所述初级线圈被配置成在所述初级线圈和所述功率接收器的次级线圈之间产生磁场，以将功率从所述基站无线传输到所述电子装置。
33.根据权利要求21所述的系统，其中所述功率发射器包括电极，所述电极被配置成在所述电极和所述功率接收器的电极之间产生电场，以将功率从所述基站无线传输到所述电子装置。
34.根据权利要求21所述的系统，其中所述功率接收器包括全波整流器，所述全波整流器对在所述功率接收器处接收的AC信号进行整流，并且将所述信号施加到与所述电子装置的电池并联接线的所述电子装置的电容器，以对所述电池进行充电。
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